Το κιλό δεν είναι πια κάτι. Αντ 'αυτού, είναι μια αφηρημένη ιδέα για το φως και την ενέργεια.
Από σήμερα (20 Μαΐου), οι φυσικοί έχουν αντικαταστήσει το παλιό χιλιόγραμμο - έναν κύλινδρο 130 ετών, λευκόχρυσου-ιριδίου που ζυγίζει 2,2 κιλά (1 κιλό) και κάθεται σε ένα δωμάτιο στη Γαλλία - με μια αφηρημένη, αμετάβλητη μέτρηση βασισμένη σε τετραπλάσια τα ελαφριά σωματίδια και τη σταθερά του Planck (ένα βασικό χαρακτηριστικό του σύμπαντος μας).
Από μία άποψη, αυτό είναι ένα μεγάλο (και εκπληκτικά δύσκολο) επίτευγμα. Το κιλό είναι σταθερό για πάντα τώρα. Δεν μπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου καθώς ο κύλινδρος χάνει ένα άτομο εδώ ή ένα άτομο εκεί. Αυτό σημαίνει ότι οι άνθρωποι θα μπορούσαν να επικοινωνήσουν αυτή τη μονάδα μάζας, από την άποψη της ακατέργαστης επιστήμης, στους εξωγήινους του διαστήματος. Το χιλιόγραμμο είναι τώρα μια απλή αλήθεια, μια ιδέα που μπορεί να μεταφερθεί οπουδήποτε στο σύμπαν χωρίς να ασχοληθείτε να φέρετε έναν κύλινδρο μαζί σας.
Και ακόμα ... έτσι τι; Πρακτικά, το νέο κιλό ζυγίζει, σε μερικά μέρη ανά δισεκατομμύριο, ακριβώς όπως το έκανε το παλιό κιλό. Αν ζυγίσατε 93 χλγρ. Χθες, θα ζυγίζετε 93 κιλά σήμερα και αύριο. Μόνο σε λίγες στενές επιστημονικές εφαρμογές ο νέος ορισμός θα έχει κάποια διαφορά.
Αυτό που πραγματικά συναρπάζει εδώ δεν είναι ότι, πρακτικά, ο τρόπος με τον οποίο οι περισσότεροι από εμάς χρησιμοποιούν το κιλό θα αλλάξει. Είναι τόσο δύσκολο το γεγονός ότι αποδείχθηκε ότι ήταν να ορίσετε αυστηρά μια μονάδα μάζας καθόλου.
Άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις έχουν από καιρό κατανοηθεί από την άποψη της βασικής πραγματικότητας. Μια δεύτερη φορά; Μόλις, σύμφωνα με το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST), ορίστηκε από την άποψη των ταλάντευσης ενός ρολογιού εκκρεμούς. Αλλά τώρα οι επιστήμονες κατανοούν ένα δευτερόλεπτο ως το χρόνο που χρειάζεται ένα άτομο από το καίσιο 133 για να περάσει από 9.192.631.770 κύκλους απελευθέρωσης ακτινοβολίας μικροκυμάτων. Ένας μετρητής; Αυτός είναι ο φωτισμός απόστασης που ταξιδεύει σε 1 / 299,792,458 του δευτερολέπτου.
Αλλά η μάζα δεν είναι έτσι. Συνήθως μετράμε χιλιόγραμμα όσον αφορά το βάρος - πόσο κάνει αυτό το πράγμα να πιέζει σε μια κλίμακα; Αλλά αυτή είναι μια μέτρηση που εξαρτάται από το πού εκτελείτε την πραγματική ζύγιση. Αυτός ο κύλινδρος στη Γαλλία θα ζυγίζει πολύ λιγότερο εάν τον φέρετε στο φεγγάρι, ακόμα και ένα μικροσκοπικό κομμάτι λίγο περισσότερο ή λιγότερο μικρό εάν το φέρατε σε άλλα μέρη της Γης.
Όπως εξηγεί το NIST, το νέο κιλό βασίζεται στη θεμελιώδη σχέση μεταξύ μάζας και ενέργειας - η σχέση που εκφράζεται εν μέρει στο Einstein E = mc ^ 2, πράγμα που σημαίνει ότι η ενέργεια είναι ίση με τη μάζα φορές την ταχύτητα του τετραγώνου φωτός. Η μάζα μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια και αντίστροφα. Και, σε σύγκριση με τη μάζα, η ενέργεια είναι ευκολότερο να μετρηθεί και να οριστεί με διακριτό τρόπο.
Αυτό είναι χάρη σε μια άλλη εξίσωση, ακόμη μεγαλύτερη από E = mc ^ 2. Ο φυσικός Max Planck έδειξε το 1900 ότι E = hv, σύμφωνα με το NIST. Έδειξε ότι, σε μια μικρή κλίμακα, η ενέργεια μπορεί να ανεβαίνει και να πέφτει, και μόνο σε βήματα. Το E = hv σημαίνει ότι η ενέργεια είναι ίση με το "v" - η συχνότητα κάποιου σωματιδίου, όπως ένα φωτόνιο - πολλαπλασιασμένο με το "h" - τον αριθμό 6.62607015 × 10 ^ minus34 που είναι επίσης γνωστή ως σταθερά Planck.
"v" στο E = hv πρέπει πάντα να είναι ένας ακέραιος αριθμός, όπως 1, 2, 3 ή 6.492. Δεν επιτρέπονται τα κλάσματα ή τα δεκαδικά ψηφία. Έτσι, η ενέργεια είναι από τη φύση της διακριτή, ανεβαίνει και κατεβαίνει στα βήματα του "h" (6.62607015 × 10 ^ minus34).
Το νέο κιλό φέρνει E = mc ^ 2 και E = hv μαζί. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να ορίζουν τη μάζα από την άποψη της σταθεράς του Planck, ένα αμετάβλητο χαρακτηριστικό του σύμπαντος. Ένας διεθνής συνασπισμός εργαστηρίων επιστήμης συναντήθηκε για να κάνει τις πιο ακριβείς μετρήσεις της σταθερότητας του Planck ακόμα, με βεβαιότητα ότι μέσα σε λίγα μέρη ανά δισεκατομμύριο. Η μάζα του νέου χιλιογράμμου αντιστοιχεί στην ενέργεια 1,4755214 φορές 10 ^ 40 φωτονίων που ταλαντώνουν στις ίδιες συχνότητες με τα άτομα του καισίου 133 που χρησιμοποιούνται στα ατομικά ρολόγια.
Δεν είναι το πιο εύκολο πράγμα να κολλήσετε σε μια κλίμακα. Αλλά, ως ιδέα, είναι πολύ πιο φορητό από ένα κύλινδρο κράματος πλατίνας-ιριδίου.
